1965-2012年新疆北部地区气候变化及其对北极涛动的响应

近年来,增温增湿趋势影响着新疆北部(以下称北疆)的生态系统与农牧业发展,有必要对北疆气候变化及其归因进行深入剖析.根据北疆地区23个台站月平均气温、降水资料和北极涛动指数(AOI)标准化序列资料,采用线性倾向估计、累积距平、滑动t检验、相关分析、小波变换等统计方法,分析了1965-2012年北疆地区气温与降水的变化特征及其对北极涛动(AO)的响应.结果表明:①北疆年平均气温与年降水量变化呈上升趋势,线性倾向率分别为0.41 ℃·(10a)-1及11.26 mm·(10a)-1;二者发生突变时间分别在1988年和1986年前后;突变后,北疆春、秋、冬季增温显著,夏季气温增幅不明显;北疆降水量各季都有所增加,且以冬季增幅最大.②北疆气温、降水与AOI的变化周期具有一定程度的相似性:冬、夏季气温及降水与AOI在准3 a尺度周期上有很好的频域对应关系.③北疆冬季气温序列与AOI相关性较高;北疆冬季气温、降水与AO变化在多个周期尺度上呈显著相关且滞后0.5 ～1 a,说明AO变化对北疆气温和降水具有实际预报价值.     

近63 a安康地区降水与太阳黑子活动的相关性分析

依据安康气象局安康站1953—2015年逐日降水量和太阳黑子逐年相对数,利用Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析等方法,对安康地区近63 a降水变化特征及其与太阳黑子相对数关系进行了分析。结果显示:近63 a安康地区年降水量以及夏季降水整体呈增加趋势,增加量分别为0.99 mm·a~(-1)、1.65 mm·a~(-1),春季、秋季和冬季降水整体呈下降趋势,减少量分别为0.26 mm·a~(-1)、0.35 mm·a~(-1)、0.06 mm·a~(-1),降水集中分布在夏季和秋季。年降水距平极值与太阳黑子相对数峰谷值主要存在0~3 a滞后;近63 a安康地区年降水有显著3 a和28 a的变化周期,与太阳黑子相对数的9 a变化周期存在一定差异。     

西安夏、秋季降水与太阳黑子的关系

基于西安市1960-2007年的降水数据和太阳黑子相对数,采用一元线性回归、Mann Kendall检验等方法,对西安降雨量进行分析,然后采用小波分析方法研究了西安夏、秋两季降水量与太阳黑子之间的关系。结果表明：夏、秋两季降水量约占西安全年降水量的80%;西安夏季降水量呈上升趋势,秋季降水量则呈下降趋势;降水量的变化与太阳黑子数多少密切相关,在太阳黑子出现极值年及2 a左右,降水量也出现极值;西安夏季降水量有10 a左右的周期,秋季降水量有9 a左右周期;太阳黑子在9 a时间尺度上与降水量有很强的相关性,且夏季降水量与太阳黑子相差1～2 a的正相关,秋季降水量则与太阳黑子提前2 a左右的负相关关系。     

夏季北极涛动与亚洲中部干湿状况关系研究

利用NCEP/NCAR全球再分析资料和NOAA北极涛动指数资料,采用相关分析、谱分析、小波分析等,对北极涛动(AO)与亚洲中部干旱区(ACA)的干湿变化关系进行分析.研究认为:夏季北极涛动指数和ACA相对湿度场存在显著反相关,尤其表现在年代际尺度上;两者都于20世纪70年代初发生显著突变,2年准周期贯穿过去50年,但5年左右的周期在70年代中期以后表现显著.结果表明:AO突变前后,ACA海平面高度场、对流低层风场都具有显著变化,但ACA东半部和西半部受作用的亚系统并不一致,认为夏季ACA干湿状况突变及其周期特点转变的主要原因之一是AO突变引起环流场变化所致.     

ENSO事件对河西走廊气候与气候灾害的影响

通过对河西走廊敦煌、酒泉、张掖、武威4个城市58 a来气温和降水资料的搜集和整理,分析该区域气温和降水的变化、ENSO事件对该区气候以及旱涝灾害的影响。结果表明：1952年以来,该区年均气温总体呈波动上升趋势,气温增长率约0.3 ℃/10 a;年均降水量略有增加,增长率约2.3 mm/10 a。在58 a内该区发生旱涝灾害的频率为50%。小波分析显示,该区域轻度旱涝灾害周期为4~5 a,中度旱涝灾害周期为13~14 a,大的旱涝灾害周期为18~19 a,重的旱涝灾害周期为26~27 a。ENSO事件对该区平均气温的影响比平均降水量的影响明显,厄尔尼诺年气温明显升高,降水量略有增加;拉尼娜年气温明显降低,但年均降水量增加了10.5 mm。ENSO事件与该区旱涝灾害关系显著,该区域的旱灾和涝灾主要发生在ENSO事件年或前后年,并且旱涝灾害多发生在连续性的ENSO事件年。     

近50 a甘肃省夏季日极端降水频数与强度变化特征

基于甘肃省近50 a夏季日降水量数据,借助ArcGIS 9.2和Matlab 7.0数据软件平台,运用复值Morlet小波分析及Mann kendall检验法,分析甘肃省夏季日极端降水频数和强度的周期及空间分布特征。结果表明：① 极端降水频数主要存在19 a和8 a周期,极端降水强度主要存在11 a和19 a周期;② 夏季极端降水量与夏季降水量的空间分布在东南部地区有明显的差异;③ 极端降水频数呈减少趋势,而极端降水强度呈增加趋势。     

酒泉市夏季降水和气温变化与ENSO事件的相关分析

运用主成分分析法对1951-2000年酒泉市月平均降水和气温资料进行了分析,并用X2检验的方法,对近50 a酒泉市夏季降水和气温变化与ENSO事件的相关性进行了分析.结果表明:(1)酒泉市夏季(6～8月)降水和气温对当地年降水和年气温起到决定性作用.(2)酒泉市夏季总体气候未来几年仍然将处于干旱少雨时段,降水量减少,温度升高.(3)ENSO暖事件对酒泉市夏季降水影响显著,ENSO暖事件年酒泉降水偏少占优,次年容易发生大量降水;但其与气温的相关性不明显.(4)ENSO冷事件对酒泉市夏季气温的影响接近显著水平,ENSO冷事件年酒泉市气温以偏低为主;对降水的影响不明显.     

基于EEMD的陕西降水量与太阳黑子活动关系分析

太阳黑子活动可能对气候的变化起到了诱导和调制作用,文中以陕西省降水量为分析对象研究太阳黑子活动对区域性降水的影响。利用集合经验模态分解方法(EEMD)对1960-2010年陕西省降水量和太阳黑子相对数进行了周期分析。研究结果表明:陕西省降水量存在16.7a、9.8a、4.9a和3.3a的平均周期,主要的平均周期9.8a与同时期的太阳黑子相对数10.3a的平均周期基本一致,在该时间尺度上两者成负相关关系,但降水量有滞后现象。结论说明太阳黑子活动是影响陕西省降水量的重要因子,但陕西省降水量还存在其他周期,说明陕西省降水量除受太阳活动的影响外,还受其他因素的影响。     

延安市近50年来降水特征及趋势变化的小波分析研究

利用Morlet小波对延安1952~2003年52年间的降水量进行了多时间尺度分析,结果表明,延安降水在3~6 a和25~32 a的时间尺度上变化较强,存在近22 a和3 a的降水周期,其中22 a的周期变化最为强烈。根据降水周期,延安年降水在2003年后的5~8 a内相对偏多,2007~2009年左右达到最大值,然后降水量开始减少,从2013年左右开始进入一个约10 a的少雨阶段。基于1952~1990年降水量资料,建立小波变换的最近邻抽样回归模型,用1990~2003年13 a的年降水量变化作为校验,13年中有11年的预测结果相对误差小于30%,说明小波分析和最近邻抽样回归模型结合可以较好地预测降水量的年际变化。     

塔吉克斯坦降水量和气温时空变化特征

基于塔吉克斯坦46个气象站的数据,运用集合模态分解、趋势分析和小波分析等方法,对该国1971—2013年降水量和气温时空变化进行了研究。结果表明:1时间变化上,年降水量和平均气温都呈增加趋势,其中,年降水量存在3 a、6 a、14 a和27 a的变化周期,平均气温存在3 a、7.5 a、12~13 a和32 a的变化周期。2近43 a塔吉克斯坦平均年降水量大致呈自中部向四周逐渐减少的分布特征,在空间上增势明显,其平均降水量倾向率为15.2mm·(10a)-1;降水量季节变化差异明显,春、夏、秋、冬四季降水量倾向率分别为-1.7 mm·(10a)-1、1.3 mm·(10a)-1、1.1 mm·(10a)-1和4.4 mm·(10a)-1;年代尺度降水量空间距平表明,1970s降水量最少,在1980s和1990s持续增加,并在2000s达到年代最大值。过去的43 a间塔吉克斯坦年平均气温在空间上随着海拔的增高逐渐降低,在变化趋势上,气温均呈增加趋势〔平均气温倾向率为0.26℃·(10a)-1〕且自南向北增幅逐渐增大。四季平均气温也呈增加趋势,增势从大到小依次为:冬季、春季、秋季、夏季。年代变化上,总体经历了低温期—高温期—低温期—高温期的变化过程,其中,1970s和1990s气温相对较低,1980s气温东部相对较低、西部相对较高,2000s气温相对较高,2001—2013年年平均气温比多年平均值高0.4~0.7℃。3塔吉克斯坦气温和降水呈明显的共振负相关。     

阿克苏河流域近46年气候变化研究

利用线性回归、突变分析和小波分析方法,分析了阿克苏河流域1961-2006年6个地面台站的平均气温和降水量的变化。结果表明:1)46 a来阿克苏河流域气温呈上升趋势,气候倾向率为0.18℃/10 a;2)阿克苏河流域46 a来年降水量以13.1mm/10 a的变化倾向率呈增加趋势;3)阿克苏河流域的年平均气温在1993年发生了由低向高的突变,降水在1987年发生了由低向高的突变;4)阿克苏河流域年降水量较大尺度12-16 a和8-12 a左右的振荡周期非常明显。     

科尔沁沙地乌兰敖都地区降水特点分析

分析了科尔沁沙地西部乌兰敖都地区 2 1年的降水特点和降水趋势。年平均降水量为 31 1 .4mm ,降水集中在 5 - 9月份。夏季占全年降水量的 70 .1 % ,年平均降水日数约 76天。≥ 5 .0mm、≥ 1 0 .0mm的降雨日数全部集中于 3— 1 0月份。历年最长连续降水日数多发生于夏季 ,占 85 %。相对于年平均降水量 31 0mm而言 ,本地正常降水年份占 43%。异常降水年份占 5 7%。最长干旱持续期出现在冬春两季 ,约占 80 %。 2 1年平均降水量波动较大 ,并存在总体下降的趋势 ,可能与 1 999- 2 0 0 2年的年降雨量低于多年平均降雨量有关。     

Impact of climate factors on runoff in the Kaidu River watershed:path analysis of 50-year data

Runoff formation is a complex meteorological-hydrological process impacted by many factors,especially in the inland river basin.Based on the data of daily mean air temperature,precipitation and runoff during the period of 1958-2007 in the Kaidu River watershed,this paper analyzed the changes in air temperature,precipitation and runoff and revealed the direct and indirect impacts of daily air temperature and precipitation on daily runoff by path analysis.The results showed that mean temperature time series of the annual,summer and autumn had a significant fluctuant increase during the last 50 years(P < 0.05).Only winter precipitation increased significantly(P < 0.05) with a rate of 1.337 mm/10a.The annual and winter runoff depthes in the last 50 years significantly increased with the rates of 7.11 mm/10a and 1.85 mm/10a,respectively.The driving function of both daily temperature and precipitation on daily runoff in annual and seasonal levels is significant in the Kaidu River watershed by correlation analysis.The result of path analysis showed that the positive effect of daily air temperature on daily runoff depth is much higher than that of daily precipitation in annual,spring,autumn and winter,however,the trend is opposite in summer.     

托木尔峰南麓河流径流量变化特征及其对北极涛动(AO)事件的响应

由于冰雪融水很高的补给比重,本区河流径流量具有高度的季节集中性和多年径流变化的稳定性。温度变化的连续性和稳定性及其对冰雪消融的控制作用,使托木尔峰南麓以冰雪融水补给为主的河流径流量不如以降水补给为主的河流变化剧烈,1980年代中期以来增幅也明显小于以降水补给为主的河流。本区河流月径流量持续性很差,径流对气候变化具有较高的依赖性,并且对北极涛动(AO)事件具有较好的响应:强AO年较高的温度,促使了冰川消融加剧,以冰川融水补给为主的河流径流量明显增多;而弱AO年由于温度较低,冰川消融减少,河流径流量也明显减少。     

近60 a渭河流域降水特征

基于1952-2011年渭河流域天水、宝鸡、武功、西安4个气象站的逐日、逐月、逐年降水量资料,利用线性回归、5 a滑动平均法、Mann-Kendall法以及小波分析,对渭河流域近60 a降水量变化进行趋势、突变以及周期分析。结果显示：渭河流域降水季节分配不均,主要集中在夏、秋两季,春、秋两季降水量呈现明显减小趋势,夏、冬两季降水量变化趋势不明显;各季节降水量年际变化显著;流域内除夏季以外,其他季节均存在突变点;4个站点均存在年总降水量突变点;渭河流域降水量的震荡周期为28~30 a;降水天数呈现减少趋势;小雨降水强度有增加趋势;除西安站外,其余3个站点1976-1990年的暴雨天数最多,暴雨天数年际变化较大。     

近50年来喀什噶尔河流域气温、降水及径流的变化趋势

应用喀什噶尔河流域内7个气象站、3个水文站的观测资料,分析了全流域、平原区和帕米尔高原的气温、降水以及出山口控制站年径流量的变化特征.结果显示:①从20世纪90年代开始,喀什噶尔河全流域以及平原区和帕米尔高原的年以及冬、秋季明显增暖,近5年春季迅速增温.从90年代起,全流域与高原区的年降水量明显增加,近5年平原区也明显增加;自90年代起全流域的春季、夏季降水明显增加,而近5年秋、冬季增湿迅速;近5年平原区的秋、春季以及冬季降水增加明显,高原区却以夏、秋季增湿最明显.②喀什噶尔河全流域以及平原区和帕米尔高原的年气温与降水量都呈显著的线性增加趋势.平原区的秋、冬季气温显著上升,冬季最明显,夏季呈不显著的下降趋势;平原区的四季降水呈不显著的上升趋势.帕米尔高原的夏、秋、冬季气温呈显著的上升趋势,秋季最明显;帕米尔高原的四季降水呈上升趋势,只有夏季的增湿趋势较显著.③喀什噶尔河年径流量(3站合计)近47年来呈显著的线性上升趋势,以3.0%·(10 a)-1的速率增加.流域内3条河流情况有所不同,克孜河径流量的线性增加趋势最明显,而盖孜河呈不显著的下降趋势.     

近60年科尔沁沙地的气候变化

处于季风边缘带的科尔沁沙地气候变化具有复杂性和敏感性特征,文中采用线性倾向估计、非参数检验等方法探讨了其变化规律。结果表明:近60年研究区的年均气温呈上升趋势,变化速率为0.37℃/10a,尤其是20世纪80年代中后期以来增温趋势更为明显。且年际极端最高、最低气温也呈上升趋势。在季节变化中,春、冬季增温明显,夏季和秋季变化略小。而年降水量呈稳中有降的总趋势,变化速率为-13.54mm/10a。且年际、季节的降水日数也出现减少趋势。在季节变化中,除了春季以外其它季节均有减少趋势,与SPI变化一致。气温与降水量总体上呈负相关关系,即气温上升与降水的减少相对应,因而该区气候变化呈暖干化总趋势。夏季气候变化与东亚夏季风强弱有一定联系。     

三江平原挠力河流域近50年降水时空分布特征

通过非参数检验法(Mann-Kendall)分析三江平原挠力河流域19个气象站点近50年(1956-2004)降水序列的变化趋势,并利用Surfer8.0做出流域降水量及倾斜度β值等值线图,研究该流域降水的时空分布特征。结果表明:时间上,总体上挠力河流域降水以年均1.500mm/a的幅度逐渐减少,其中9月份降幅最大,为-0.439mm/a;同时,夏秋两季(6～11月)降水都是减少的,特别是夏季(6～9月),降幅达-1.485mm/a;此外,流域降水年内分布不均,其中夏季降水最多,占全年降水总量的69.8%。空间上,对于年序列而言,降水大致以七星河流域为中心向下游逐渐增加,同时,龙头站附近出现了降水减少的低值中心;对于季序列而言,挠力河流域春季降水逐渐增加,最大值为0.338mm/a(八五三),而夏、秋、冬季降水逐渐减少,其中夏季降水变化较复杂,秋季降幅均值最大,冬季降幅最小。